高中物理人教版必修2教案：第七章 机械能守恒定律 第4节 重力势能3
- 1 - 4．重力势能 一、学情分析 高一学生认识事物的特点是开始从具体的形象思维向抽象的逻辑思维过渡，但思维还常常与感性经验直接相联系，仍需具体形象的图片、视频、画面来支持。学生在初中时已接触过重力势能的概念，学生已学习了功的概念和计算方法，使学生有能力通过重力做功的计算来判断重力势能的变化。学生有这样的生活经验:在峭壁上的石头掉下来能把树木压断；高处的水流下来可以推动水轮发电机发电；打桩机重锤落下来，可以把木桩压入地下„„，为学生定量的学习重力势能和判断重力势能的变化奠定了基础。 本节讲述重力势能及其相对性，重力势能的变化以及与重力做功的关系。重力做正功时，重力势能减少，克服重力做功(重力做负功)时，重力势能增加。关于这个关系，由于与动能定理的表述不一致，学生往往不易理解。教学时最好能结合一些实例，从能量转化的角度分析，解开学生的困惑，例如可举在自由落体运动中，重力做正功，重力势能减少，同时由动能定理可知，动能增加.重力势能转化为动能，这样做，也可以为下一节讲解机械能守恒定律做好准备. 二、学习内容分析 本节首先提出，物体由于被举高而具有重力势能。在被举高过程中重力要做功，重力做功的过程也就是重力势能变化的过程，然后通过分析重力做功与路径无关的特点，推导得出重力势能的表达式。进一步讨论重力势能具有相对性及重力势能是物体与地球系统所共有的。与以往教科书不同的是，本教科书没有生硬地给出“功是能量变化的量度”，而是在探究重力做功、探究弹簧的拉力做功和探究功与物体速度变化的关系的过程中，不断渗透这一思想的。在“追寻守恒量”一节中，给出了势能的涵义，“物体势能是物体凭借其位置而具有的能量”。重力势能的概念及重力做功与重力势能变化的关系是本节的重点。笔者将提供相关情景，如雪崩等景象，激发学生根据生活中的经验提出更多的相关实例，如蒸汽锤锤桩、打夯、陨石坑、大瀑布等景象。 “势能的改变”是下节“能量守恒定律”的知识基础，是本章的一个重要知识点。本节进述重力势能及其相对性，重力势能的变化以及与重力做功的关系。 由于与动能定理的表述不一致，学生往往不易理解，教学时最好能结合一些实例，从功能关系、能量转化的角度分析，解开学生的困惑，为下节讲机械能守恒定律及能量转化和守恒定律做好准备。 依据课程标准对教学内容作较全面梳理，分析本课所涉及的知识与前、后知识的联系； - 2 -
明确本节课学生要掌握的各知识点，合理选择教学内容；分析各知识点的讲解要点。 与旧教材相比，“重力势能”一节分析了重力做功与路径无关的问题，分类剖析，比老教材更具有可信度，对于物体沿任意曲线运动的情况，又一次用到了极限的思想。根据重力做功特有的特点，引入重力势能的概念，对这一点学生会感觉比较困难，老教材回避了这一困难。新教材对这一认识是逐渐建立起来的，在“追寻守恒量”一节的势能前在知识上油然而生。与旧教材不同的是，新教材没有生硬地给出“功是能量变化的量度”，而是借助事例在探究重力做功 本节课的重点是重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系；难点是重力势能的相对性和系统性。 为了突出重点，突破难点，安新课程标准“以学生为主体”设计本节课的教学，采用学生实际操作、推理和互动探究的方法，使学生理解和掌握本节的知识。教学中注意培养学生敢于探究、善于探究，并敢于承认自己的片面的观点，勇于接受别人意见，树立合作的思想，并使学生树立“从生活走向物理，从物理走向社会”的基本理念。 三、教学目标
1. 认识重力做功与路径无关的特点。 2. 理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算。 3. 理解重力做功与重力势能的变化的关系。 4. 知道重力势能具有相对性。 5. 知道重力势能是物体和地球系统所共有。 四、重难点分析 教学重点：重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。 教学难点：重力势能的系统性和相对性。 本节课的重点是重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系；难点是重力势能的相对性和系统性。 为了突出重点，突破难点，按新课程标准“以学生为主体”设计本节课的教学，采用学生实际操作、推理和互动探究的方法，使学生理解和掌握本节的知识。 五、信息技术及其他学习资源的应用 利用多媒体,充分利用教学案进行一体化教学。 - 3 -
六、教学流程图 提供指导 呈现刺激材料 得出重力做功的特点 这是本课的重点，从理论
上推导重力做的功
画知识结构
得出重力势能的表达式 这是本课的重点，重力做功与重力势能的关系
播放雪崩视频 投影学习目标
提供预览
引起注意
激活对习得的先决技能的回忆
告知学习目标
引出行为表现 复习旧知
提供学习指导 提供学习结果反馈 提供记忆术 测量行为表现 尝试练习，学以致用 - 4 -
七、教学过程 1.引起注意（播放雪崩视频） 教师：播放雪崩视频。蓬松的白雪给人以恬静、美丽的感觉。然而雪崩爆发时，以时速250英里的急速狂奔的大雪崩，摧毁所到之处的一切。
学生：先看到的是一个冰天雪地、广袤无垠的银色世界，内心感到圣洁、平和、宁静，洗涤心灵。突然，一面面白茫茫的雪墙排山倒海而来，学生将感受到大雪崩所带来最令人惊心动魄的白色恐惧，将对人们的生命与财产带来灾难„„。 - 5 -
设计意图：只有学习者以某种方式定向并接受输入的信息时学习才能发生，引起该注意显然就是在教学中必须出现的第一个事件。开始教学之前，教师利用合理的结构、恰当的材料、精练的语言提出令学生困惑或感兴趣的问题，激起他们探索未知的兴趣和求知的强烈欲望，引起学生对探索问题的关注，形成鼓舞人心、令人兴奋的课堂气氛。
2.告知学习者目标（幻灯片投影） 教师：为什么这么漂亮的雪花有如此大的破坏力？是因为它们具有潜在能量。只要一有机会，就会通过做功把这种能量释放出来。我们将这种能量叫重力势能。这一节课我们定量地研究重力势能，为此首先要确定重力势能的表达式。同时，投影本节课的三维教学目标。（渗透：功是能量变化的量度，能量的变化通过做功来实现。为下面探究重力的功和重力势能的关系做铺垫。）
学生：思考重力势能和哪些因素有关？重力势能的表达式应该符合这些特征。
学习目标： 1. 认识重力做功与路径无关的特点。 2. 理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算。 3. 理解重力做功与重力势能的变化的关系。 4. 知道重力势能具有相对性。 5. 知道重力势能是物体和地球系统所共有。
设计意图：给学生呈现学习目标，传达对学习者表现的一种期望。使学生对本节课要学的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观有了初步的了解。知道学习的重点是什么？学习的难点是什么？如果不告知，学生设定的目标可能和教师心中的目标不一致，并可能导致错误的交流。告知学习者目标只需要很少时间，而且至少可以起到防止学生完全脱离轨道的目的。告知目标看来还是一种与一名好教师的率直和诚实相一致的行为。此外，陈述目标的行为可能有助于教师把教学维持在教学目标上。 - 6 -
3. 激活对习得的先决技能的回忆（复习旧知） 教师：投影学生的学案，检查学生复习旧知部分完成的情况。并对学生的答案进行更正。 学生：拿出自己的学案，订正学案上复习旧知部分的内容。
●复习旧知 1．功的定义式： ． 2．功能关系： ．
设计意图：就物理学习而言，大部分新学习是建立在学生已知内容的基础上。在学习时，这些先前获得的技能必须能很容易地提取出来而成为学习事件的一部分。其实，这些内容往往就是我们学习本节课内容的先行组织者。
4.提供预览（自学课本） 教师：引导学生互相欣赏对方画出的本节课的知识结构。 学生：交换学案，相互欣赏。
●自学课本 自主粗读教材P63－67，感知学习目标，理清知识脉络，画出本节知识结构。
设计意图；提供预览就是将这节课的程序提供给学习者。教师可以用组块的方式呈现概览。也可以采用摘要的方式或提纲或图式的方式来组织学习者预览课的内容与要求，使学习者对学习活动有一个预先的了解。对学习什么和如何学习什么有一个大体的了解。同时，在教师给学生提供预览的同时，自己也明确了这节课将要进行教学的步骤，便于教师很好地把握课堂教学进度。
5 .呈现刺激材料（重力做的功） 教师：当物体的高度发生变化时，重力要做功：物体下降时重力做正功；物体被举高时 - 7 -
重力做负功。因此，认识重力势能不应脱离对重力做功的研究。 学生：完成学案上情境1的内容：
情境1．重力做的功： ⑴如图，一个质量为m的物体，从高度h1位置，竖直向下落到高度为h2的位置．计算这一过程中重力所做的功．
⑵如图，质量为m的物体从高度h1的A点，沿着长为l倾斜的光滑的直线AB向下运动到高度h2的B点．计算这一过程中重力所做的功．
⑶如图，质量为m的物体从高度h1处的A点沿曲线运动到高度h2的B点．计算这一过程中重力所做的功． - 8 -
设计意图；这一事件的特定性质是相对明显的。将要呈现（或告知）给学生的刺激包含在能够反映学习的行为表现中。刺激虽然看来很明显，但适宜的刺激应作为教学事件的一部分而呈现这一点依然有某种程度的重要性。刺激呈现通常突出决定选择性知觉的各种特征。
6.提供学习指导（得出重力做功的特点） 教师；引导学生观察情境1中推导出的三个结论。 学生：得出重力做功的特点。 重力做功的特点：物体运动时，重力对物体所做的功只跟物体的始末位置有关，跟物体的运动路径无关。
设计意图：学习指导的实质是在学习者已知的内容与所学内容之间建立联系过程中给学习者提供支持。在上一事件中，学习者只是接受所要学习的内容；而在这一事件中，他们要为学习的内容建立一种情境。学习指导的另一种名称是提供支架。提供支架是对学习者可能做出的建构的认知支持。这些交流和其它类似的交流具有学习指导的作用。注意，这些交流并不是告诉学生答案，而是指出了思路，这一思路有可能导致预期的下位概念的“组合”和新概念的形成。应当很明显的是，这些问题和提示的具体形式和内容是不能用确定的术语来表达的。确切地说，教师或教科书上讲了什么并不重要，重要的是这些交流起到一种具体的“支架”作用。它们指明了思考的方向并有助于把学生维系在正确的轨道上。发挥这一作用时，他们有助于提高学习效率。
学习指导的量，即问题的数量及其提供“直接或间接提示”的程度，将随所学习技能的类型而明显变化。
一般情况下，很少的直接提示是合适的，因为这是发现答案的一种合乎逻辑的方式，而且这种发现所导致的学习要比告知答案所导致的学习更持久。学习指导这一事件要适应学习者的个别差异。对高焦虑学生来说，使用“低水平”提问（如慢慢来，你说说你是这么想的
人教版高中物理必修2第七章 机械能守恒定律4. 重力势能教案(1)
重力势能【三维目标】（一）知识与技能1．理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算。
2．理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关。
3．知道重力势能的相对性。
4．了解弹性势能。
（二）过程与方法1．根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式。
2．学会从功和能的关系上解释和分析物理现象。
3．通过实验，使学生掌握科学的研究方法——控制变量法。
（三）情感态度与价值观通过对实验操作、观察、讨论，以及得出本节课物理知识的过程和方法，激发学生探索的兴趣和热爱科学的精神。
【教学重点】重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。
【教学难点】重力势能的系统性和相对性。
【课时安排】1课时【教学过程】一、新课引入1．故事导入1994年7月7日，苏梅克·列维9号彗星以60km/s的速度，向木星飞驰而去。
第一颗彗核撞上了木星，紧接着，其余的彗核也接二连三地向木星撞击，这一壮烈的天体碰撞，持续了5天才告结束。
碰撞产生了相当于20亿颗原子弹爆炸的威力，产生的火球，直径达10km，温度达到7000℃，产生的光亮在数亿千米外也能拍到，腾起的蘑菇云极为壮观，形成的尘埃云团与地球同样大小，并存在了几个月之久。
教师引导学生思考讨论：为什么彗星撞击木星时会产生如此大的能量呢？2．情景导入大屏幕投影展示下面几幅图片，让学生自己仔细观察，并自己提出问题来讨论。
2002年9月21日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少100人失踪。
美国内华达州亚利桑那陨石坑，这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30-50米的铁质流星撞击地面的结果。
据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。
参考问题：（1）一旦大量积雪从高处滑下形成雪崩，一面面白茫茫的雪墙排山倒海而来，你将感受到大雪崩所带来最令人惊心动魄的白色恐惧，将对人们的生命与财产带来灾难……为什么这么漂亮的雪花有如此大的破坏力？发生的雪崩为什么具有这么大的能量？（2）通过美国内华达州亚利桑那的陨石坑现象，你能说出这么大的能量与哪些因素有关？3．实验导入教师利用课前准备好的实验仪器：自制小桌、铁块（一大一小两个）、盛满沙的小盒，如图，先让学生猜测重力势能的影响因素。
高中物理第七章机械能守恒定律7.4重力势能教案新人教版必修2(2021年整理)
湖南省中方县高中物理第七章机械能守恒定律7.4 重力势能教案新人教版必修2编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（湖南省中方县高中物理第七章机械能守恒定律7.4 重力势能教案新人教版必修2）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为湖南省中方县高中物理第七章机械能守恒定律7.4 重力势能教案新人教版必修2的全部内容。
4 重力势能学习目标1.认识重力做功与路径无关.2.理解重力势能的概念,会用重力势能的定义式进行计算。
3.理解重力势能的变化和重力做功的关系.4.知道重力势能的相对性和系统性。
自主探究1.重力的功:重力的功与路径,只与它的有关,即:W G=。
2。
重力势能：物体受到的的乘积,即：E p=.3.重力势能具有系统性，它是物体和地球组成的系统所共有,物体的重力势能是多少，并不是地球上的物体单独具有的;重力势能具有相对性,只有规定了之后,重力势能才有确定的值.这个值可以是值(在零势能面以上),可以是值（在零势能面以下）,可以是(在等势面上）。
4.重力做功跟重力势能的关系:重力做功改变物体的重力势能，重力做了多少功,物体的重力势能。
重力对物体做正功时，物体的重力势能,重力做负功时，物体的重力势能.即W G=E p1-E p2=—ΔE p.合作探究一、重力的功重力做功与什么因素有关呢？设质量为m的物体,从高度是h1的位置,通过下列三种例子来探究一下.思考：你认为这三种情况下如何求重力的功？图甲：重力做功图乙：重力做功图丙:重力做功结论:表达式:二、重力势能1.重力势能的定义2。
重力势能是3。
重力势能的单位:,符号是4。
高中物理 第七章 机械能守恒定律 第4节 重力势能课件 新人教版必修2
[典型例题] 例 2.如图所示，质量为 m 的小球从 曲面左侧上的 A 点滚下，经过最低点后 滚到曲面右侧上的 B 点。已知 A 点距最 低点的高度为 h1，B 点距最低点的高度为 h2。求小球从 A 点滚到 B 点的过程中， 重力做了多少功？小球的重力势能变化 了多少？
6
4．重力势能的特性 (1)相对性：重力势能总是相对选定的 参考平面 而言的(该平面常称为零势能面)。 (2)标矢性：重力势能为 标量 ，只有大 小没有方向，但有正负，其正负表示与参考 平面上物体重力势能的相对大小；物体在参 考平面上方时，重力势能为 正值 ，在参考 平面下方时，重力势能为 负值 。
3
[说明] (1)物体在水平面上运动时，重力总是不做功。 (2)物体的竖直位移等于零，说明重力做功的 代数和等于零，但过程中重力并不一定不做功。 (3) 重 力 做 功 的 特 点 可 以 推 广 到 任 一 恒 力 做 功，即恒力做功特点为：与具体路径无关，只与起 点和终点两个位置有关，恒力做的功等于力与沿着 力方向的位移的乘积。
9
②[判一判] 1．同一物体在 1、2 两位置的重力势 能分别为 Ep1 ＝6 J ，Ep2＝－20 J，则 Ep1>Ep2(√ ) 2．若两物体的重力势能分别为 Ep1 ＝6 J，Ep2＝－20 J，则 Ep1 与 Ep2 方向相
反(× )
10
3．在同一高度的质量不同的两个物 体，它们的重力势能一定不同(× )
14
2.重力势能的两个性质 (1)重力势能的相对性 由于重力势能表达式为 Ep＝mgh，高 度 h 的相对性决定了重力势能具有相对 性。分析上表可知，对于同一物体，选取 不同的水平面作为零势能面，其重力势能 具有不同的数值，即重力势能的大小与零 势能面的选取有关。
高中物理 第七章 机械能守恒定律 第4节 重力势能课件 新人教版必修2.ppt
[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点： (1)重力势能的最大值对应重心的最高点，重力势 能的最小值对应重心的最低点。 (2)确定各位置相对于水面的高度，注意重力势能 的正负。
18
[解析] 以水面为参考平面 她在完成一次跳水的过程中，离参考平面的最大距离 h1＝10 m＋2 m＝12 m 故重力势能的最大值 Ep1＝mgh1＝45×10×12 J＝5.4×103 J， 重力势能的最小值在参考平面之下2.5 m处， 故h2＝－2.5 m， 所以重力势能的最小值 Ep2＝45×10×(－2.5) J＝－1.125×103 J [答案] 5.4×103 J －1.125×103 J
新知预习·巧设计
第第
七
4
章节
名师课堂 ·一点通
要点一 要点二
创新演练 ·大冲关
随堂检测归纳小结 课下作业综合提升
1
2
3
1．知道重力做功与路径无关。 2．理解重力势能的定义及表达式，会用
表达式进行计算。 3．理解重力势能的变化和重力做功的关系。 4．知道重力势能的相对性。
4
5
[读教材·填要点]
19
{HJ (1)计算重力势能时，要先确定参考平面。 (2)明确物体重心的位置，找出重心相对参考平面的高度。 (3)当物体位于参考平面之下时，h为负值，则重力势能为
负值，书写时要带负号。
20
1．重力做功与重力势能的比较
概念 比较项目
重力做功
重力势能
由于物体与地球的相互
物理意义
重力对物体做功 作用，且由它们之间的
8
[试身手·夯基础] 1．沿着高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面，
向上拉同一物体到顶端，下列说法中正确的是 ( ) A．沿长度大的斜面上升克服重力做的功多 B．沿长度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多 C．沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功少 D．上述几种情况克服重力做的功同样多
《重力势能》教案
《重力势能》教案《重力势能》教案1教学目标学问目标1、理解重力势能的概念，会用重力势的定义进展计算。
2、理解重力势能的改变和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关。
3、知道重力势能的相对性。
力量目标1、依据功和能的关系，推导出重力势能的表达式;2、学会从功和能的关系上解释和分析物理形象。
德育目标渗透从对生活中有关物理现象的观看，得到物理结论的方法，激发和培育同学探究自然规律的爱好。
教学重点重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能转变的关系。
教学难点重力势能的系统性和相对性课程类型新授课教学方法试验观看法、分析归纳法、讲练法教学用具ppt课件，电子教鞭课时支配：1课时教学步骤导入新课曾经读过一篇文章，叫做《汕头的雪》，汕头也会下雪吗?汕头也会下雪，别出心裁的雪——木棉棉絮。
南方的人，对北方的雪总有一些期盼，我也不例外。
有哪些同学见过北方的雪吗?雪白无垠的雪，总让人浮想联翩，也让人憧憬，但是，令人想不到的是，它也具有惊人的破坏力：例1：20xx年9月21日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成100人失踪(附图片)例2：四川丹巴亚丁雪崩(附图片)如此秀丽的雪花，怎么会有这么大的破坏力?雪崩为什么会有这么大的能量?浩瀚夜空，点点繁星，当我们在欣赏灿烂星空的时候，绝不会想象到它们也会给地球带来巨大的损害：美国内华达州亚利桑那陨石坑，5万年前，一颗直径约为30～50m的铁质流星撞击地面，它的爆炸力超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。
爆炸在地面上产生了一个大坑，据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台那么能容纳200多万观众。
(附图片)陨石为何具有这么大的能量?这些能量与什么因素有关?雪崩和陨石都有一个特点，具有肯定的高度。
学习了中学物理后，我们知道物体由于被举高而具有的能量就叫做重力势能，物体的重力势能的大小与什么因素有关呢?小试验(视频)：试验一：相同质量的小球，从不同高度下落。
试验二：不同质量的物体，从同一高度下落。
最新人教版高中物理必修2第七章《机械能守恒定律》教案
机械能守恒定律【三维目标】（一）知识与技能1．理解动能与势能的相互转化。
2．掌握机械能守恒定律的表达式。
（二）过程与方法经过机械能守恒定律的实际应用，进一步理解机械能守恒条件。
（三）情感态度与价值观培养理论联系实际的思想，通过规律、理论的学习，培养学以致用的思想。
【教学重点】1．机械能守恒条件。
2．在具体的问题中能判定机械能是否守恒，会列数学表达式。
【教学难点】1．判断机械能是否守恒。
2．灵活运用机械能守恒定律解决问题。
【课时安排】1课时【教学过程】一、新课引入1．影片导入课件展示翻滚过山车的精彩片断，激发学生学习的兴趣，引出本节课的学习内容。
在学生观看过山车的同时，教师提醒学生分析过山车在运行过程中动能和势能的变化情况。
2．游戏导入教师利用事先准备好的演示器材，请两个同学配合，指导他们完成一个小游戏，让同学们认真观察并思考游戏里面的科学道理。
器材：细线、小钢球、铁架台。
演示过程：将小钢球固定在细线的一端，细线的另一端系在铁架台上，使小球与细线形成一个摆。
让一个同学靠近铁架台，头稍低，另一同学把小球由该同学的鼻子处释放，小球摆动过程中能否碰到该同学的鼻子，思考里面的科学道理。
如左下图。
3．实验导入如右上图所示，悬挂单摆的铁架台上增加一个横杆P 和一把水平放置的尺子AB ，实验时①调整横杆P 的高度，观察小球摆动的情况；②调整水平尺子的高度使小球从不同位置摆动，观察小球摆动的情况。
将各次实验现象进行概括，思考这些现象说明什么问题。
也可以将单摆悬挂在小黑板上，然后在小黑板上画上若干条水平横线，手持短尺替代横杆。
二、新课讲解（一）动能与势能的相互转化前面我们学习了动能、势能和机械能的知识。
在初中学习时我们就了解到，在一定条件下，物体的动能与势能（包括重力势能和弹性势能）可以相互转化，动能与势能相互转化的例子在生活中非常多，请同学们举出生活中的例子来说明动能与势能的相互转化。
参考：1．从树上掉下的苹果（势能向动能转化）；2．自行车猛蹬几下自由冲上斜坡（动能向势能转化）；3．拉弓射箭（势能向动能转化）4．运动会上撑杆跳高运动员在跳起的过程中（人的动能转化为杆的弹性势能，杆的弹性势能转化为人的重力势能）。
【最新】高中物理人教版必修2课件：第七章 机械能守恒定律+第4节 重力势能.ppt
我们在研究一个物体重力势能时应该先选取参考平面.参考平面选取不同,重力势
能的数值就不同.可见,重力势能具有相对性.选择哪个水平面作为参考平面,可视
研究问题的方便而定,通常选择地面作为参考平面.
注意:①在参考平面上方的体的高度是
值,重力势能也是
值.
③势能是标量,+、-表示
知识点二 重力势能 【情境导学】 如图,高山上、悬崖边都会直立着一些怪石,摇摇欲坠的感觉让人生畏,为 什么人们会对它们心生恐惧呢?
答案:这些怪石由于处于很高的位置且质量大,它们具有很大的重力势能, 如果掉下来会对人造成致命的伤害.
【知识梳理】
1.定义:物体由于被举高而具有的能量. 2.大小:物体的重力势能等于它所受 重力 为 Ep=mgh .单位: 焦耳 ,符号J.
实验2:用大小不同的两个铁球从同一高度释放,观察铁球落在沙子中的 深度.
问题:在本实验中,铁球落在沙子中的深度与铁球的质量有什么关系?说 明了重力势能与质量有什么关系?
学生:在实验中,铁球的质量越大,铁球落在沙子中的深度越大.说明了 质量越大,重力势能就越大.
教师:通过上述演示,我们可以定性得到:重力势能跟物体的质量和高度 都有关系,且物体的质量越大,高度越大,重力势能就越大.
3.重力做功与重力势能变化的关系 (1)表达式: WG=Ep1-Ep2 .
(2)两种情况
与所处 高度
的乘积,表达式
【思考判断】 1.同一物体的重力势能Ep1=2 J,Ep2=-3 J,则Ep1>Ep2.( √ ) 2.在同一高度的质量不同的两个物体,它们的重力势能一定不同.(
×)
知识点三 重力势能的相对性、标矢性和系统性 【情境导学】
【问题探究】 问题1:塔吊把一质量为100 kg的物体,从距地面高为h1=10 m 的高度加速运到高为h2=3 m的地方,如图(甲)所示,重力做了多少功?物体的 重力势能如何变化?(g=10 m/s2) 学生:重力做功WG=mg(h1-h2)=7 000 J.物体重力势能的变化ΔEp=-WG=-(Ep1Ep2)=-(mgh1-mgh2)=-7 000 J,所以重力势能减少了7 000 J.
人教版高中物理必修二第七章 机械能守恒定律 §4 重力势能.doc
高中物理学习材料桑水制作第七章 机械能守恒定律 §4 重力势能编写人：韩鹏 李进 【学习目标】1、理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算；2、理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关；3、知道重力势能的相对性和系统性。
【学习过程】耸立在峭壁上的石头掉下来能把树木压断，高处的水流下来可以推动水轮机发电，打桩机重锤掉下来，可以把桩柱压入地下……这些现象之间有什么联系？一、重力的功阅读课本59页“重力的功”，根据功的计算公式分别计算甲、乙、丙三种情况中小球由A 到B 过程中重力所做的功。
过程甲、乙结果为：W G =mgh=mgh 1-mgh 2分析过程丙的方法是：把整个路径分成许多很短的间隔；由于每一段很小很小，都可以近似看作一段倾斜直线；分别求出物体通过每一小段倾斜直线时重力所做的功；物体通过整个路径时重力所做的功，等于重力在每小段上所做的功的代数和。
结果为：W G =mgh=mgh 1-mgh 2重力做功的特点：对于确定的物体，其重力大小、方向不变，当沿着不同路径向下或向上运动时，根据功的计算公式可知：物体运动时，重力对它所做的功只与初、末位置的高度差有关，与路径无关。
甲A AB B乙h 1h 2h A Bhh 2h 1丙A 1 A 2 A 3 △h 1 △h 2△h 3重力做功的大小等于重力与初、末位置的高度差的乘积。
如图所示，质量相同的物体A、B沿不同的路径下滑，在下滑相同高度的过程中，不论摩擦力是否相同，也不论运动时间是否相同，重力做功都相同。
思考与练习：一个人从深4m的水井中匀速提取50N的水桶至地面，在水平道路上行走了12m，再匀速走下6m深的地下室，则此过程中重力做功为多少？人用来提水桶的力所做的功为多少？二、重力势能1、定义：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能，用符号E p表示，物体的质量越大，离地越高，重力势能就越大。
2、定义式：E P=mgh，即物体的重力势能E p等于物体的重量mg和它的高度h的乘积。
人教版高中物理必修2第七章 机械能守恒定律4. 重力势能导学案(1)
新人教版高中物理必修二 同步学案第七章 机械能守恒定律第四节 重力势能【学习目标】一、知识目标1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算.2.理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无 关.3.知道重力势能的相对性.4.了解弹性势能.二、能力目标1.根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式.2.学会从功和能的关系上解释和分析物理形象.三、德育目标渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣.【学习重点】重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系.【学习难点】重力势能的系统性和相对性【学习课时】1课时【探究学习】用投影片出示本节课的学习目标1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算.2.理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无 关.3.知道重力势能的相对性.4.了解弹性势能.学习目标完成过程：一、复习导入教师：打桩机的重锤从高处落下时，可以把水泥桩打进地里，为什么?学生：因为重锤具有重力势能.教师：那么什么是重力势能?学生：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能.演示实验：在一个透明的玻璃容器内装上沙子.实验一：用一个铁球从不同高度释放，观察铁球落在沙子中的深度.实验二：用大小不同的两个铁球从同一高度释放，观察铁球落在沙子中的深度.学生回答观察到的现象：在实验一中，铁球的释放高度越大，铁球落在沙子中的深度越大.在实验二中，质量大的铁球落在沙子中的深度大.教师：通过上述演示，我们可以定性得到：重力势能跟物体的质量和高度都有关系，且物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大.引入：那么，怎样定量地表示重力势能呢?板书课题：重力势能二、新课教学(一)重力势能1.教师举例把一个质量为ｍ的物体竖直向上抛出，在它上升和下落的过程中，重力分别做什么功?重力势能如何变化?学生：上升过程中，物体克服重力做功(重力做负功).物体的重力势能增大.下落过程中，重力做正功，物体的重力势能减小.教师：前边我们学过了功和能之间的关系，我们知道力对物体做了多少功，物体的能量就将变化多少，那么同学们认为重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系?学生：重力所做的功等于物体重力势能的变化.2.上边我们定性分析了重力所做的功等于物体重力势能的变化，下边我们再来分析一个例子：①用投影片出示问题：质量为ｍ的物体从高度为ｈ１的A点下落到高度为ｈ2的B点，重力所做的功为多少?②学生求解得到：重力所做的功为：W G＝ｍｇΔｈ＝ｍｇ（ｈ１－ｈ２）③教师：前边我们结合功和能的关系分析得到重力所做的功等于物体重力势能的变化，而我们经过推导又得到重力所做的功等于ｍｇｈ这个量的变化，所以在物理学中就用ｍｇｈ这个式子来表示物体的重力势能.板书：EＰ＝mghEＰ物体的重力势能焦（J）ｍ→物体的质量千克（kg）ｇ→重力加速度→(米每二次方秒)s2/ｍｈ→物体的高度→米（ｍ）④推导重力势能的单位：∵１kg·ｍ/s2·ｍ＝１Ｎ·ｍ＝１J∴重力势能的单位是焦耳，并把上述板书补充完整.⑤重力势能是标量3.据重力做功与重力势能变化之间的关系进行讨论：①教师：我们用来表示物体在初位置的重力势能，用来表示物体在末位置的重力势能，则②学生讨论得到：当物体由高处运动到低处时，ｈ１>ｈ2，WＧ>０∴当物体由低处运动到高处时，ｈ１<ｈ2，WＧ<０∴③教师总结：重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功.物体克服重力做功(重力做负功)时，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力所做的功.4.讨论：如图所示，物体从高为h1处运动到高为ｈ2处，运动的路径有无数条，讨论在这些运动过程中，重力所做的功是否相同.学生：重力所做的功相同，因为重力所做的功等于重力势能的减少量，而重力势能的减少量ｍｇ（ｈ１－ｈ2）是一定的.教师：由此得到：重力所做的功只跟物体初位置的高度ｈ１和末位置的高度ｈ2有关，跟物体运动的路径无关.(二)重力势能的相对性教师：有一个物体放在三楼顶，每层楼高ｈ，则该物体的重力势能为多大?学生：3mgh；mgh；2mgh.教师：同一个物体的重力势能，为什么会有三个不同的值呢?学生：是由于所选高度的起点不同而造成的.教师：我们把所选高度的起点处的平面叫参考平面，第一位同学以一楼地面为参考水平面得到物体的重力势能为3mgh，第二位同学是以三楼地面为参考平面，则物体的重力势能为mgh，同理第三位同学是以二楼地面作为参考平面，得到的重力势能为2mgh.板书：①参考平面的选取是任意的.②选取不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的.③通常选地面为参考平面.(三)弹性势能1.演示装置如图所示：将一弹簧压缩不同程度：观察现象.取一个硬弹簧，一个软弹簧，分别把它们压缩相同程度，观察现象.2.学生叙述实验现象实验一中：当弹簧压缩程度越大时，弹簧把木块推的越远.实验二中：两根等长的软、硬弹簧，压缩相同程度时，硬弹簧把木块弹出的远.3.上述实验中，弹簧被压缩时，要发生形变，在恢复原状时能够对木块做功，我们说弹簧具有能，这种能叫弹性势能.板书：发生形变的物体，在恢复原状时能够对外做功，因而具有能量，这种能量叫做弹性势能.4.教师：同学们能举几个物体具有弹性势能的例子吗?学生：卷紧的发条，被拉伸或压缩的弹簧，拉弯的弓、击球时的网球拍或羽毛球拍、撑杆跳高时的撑杆等.5.教师分析上述各例中弹性势能和形变程度之间的关系，学生总结得到：形变程度越大，弹性势能也越大.6.教师：到现在为止，我们已学习了两种势能：重力势能和弹性势能.对于重力势能，其大小由地球和地面上物体的相对位置决定，对于弹性势能，其大小由形变程度决定，而形变程度不同，发生形变的物体的各部分相对位置也会发生变化，得到：①势能也叫位能.②势能具有系统性：重力势能是物体和地球组成的系统共有的，弹性势能是物体的各部分所共有的.三、巩固练习【范例精析】例1在高处的某一点将三个质量相同的小球以相同的速率v0分别上抛、平抛、下抛，那么以下说法正确的是( )A、从抛出到落地过程中，重力对它们所做的功都相等B、从抛出到落地过程中，重力对它们做功的平均功率都相等C、三个球落地时，重力的瞬时功率相同D、如果考虑空气阻力，则从抛出到落地过程中，重力势能变化不相等解析由于重力做功与路径无关，只是与初末位置高度差有关，三个小球初末位置高度差相同，所以重力做功都相等，A正确。
最新人教版高中物理必修2第七章《机械能守恒定律》教学设计
教学设计8机械能守恒定律文本式教学设计(二)课标要求机械能守恒定律是力学中的一条重要的定律，更是具有广泛意义的能的转化和守恒定律的一个特例．教师通过实验给学生创设问题情境，引导学生发现问题，激发探究的动机，再通过逻辑推理和数学推导，明确定律公式的来龙去脉．然后通过列举实例分析，理解定律的适用条件，教学过程要求学生充分参与探究机械能守恒内容及其条件的全过程．教学设计思想在机械能守恒问题的教学中先创设物理情景，提出机械能守恒问题，再依据理论和实验探究去分析、解决问题：先结合物理知识，通过数学推导，从理论上得出守恒表达式；再让学生自主设计验证实验的方案，教师帮助学生完善实验方案，并提出修改意见(从简易到精确)，最后指导学生分组完成实验，证实猜想．机械能守恒定律的适用条件是本节的难点．因此，通过教师的启发、引导，师生互动等形式，师生互探守恒条件．先让学生在守恒的物理情境中摸索：守恒条件可能是不受阻力作用．再通过对比实验，让学生明白：守恒条件与受力性质无关．最后教师引导学生寻找守恒模型的共性：机械能守恒时只有重力做功．最后引入弹簧振子模型，通过对新模型研究，拓展守恒条件：只有重力或弹力做功．在整个机械能守恒内容及其条件的探究过程中，通过物理情景、演示实验及设计实验，创设良好学习氛围，充分调动学生学习的积极性和主观能动性，使学生对机械能守恒定律的了解由感性认识升华为理性认识．通过逻辑推理和数学推导得出物理规律，再由物理实验证实猜想，验证守恒定律．让学生在观察、分析、归纳、总结中体会机械能守恒定律，理解机械能守恒条件．教学目标知识与技能1．知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化．2．理解机械能守恒定律的内容．3．在具体问题中能判断机械能是否守恒，并会列机械能守恒的方程式．4．初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析物理问题．过程与方法1．教师通过实验和实例，让学生懂得动能和势能在一定条件下可以发生转化．并且让学生通过具体问题的研究，得出动能和势能在相互转化的过程中总的机械能保持不变．2．初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析问题．情感、态度与价值观1．通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题．2．通过探究活动，培养学生积极主动探究知识的态度和合作精神．教学重、难点重点：理解机械能守恒定律的内容．知道机械能守恒定律及其适用条件．难点：能从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件．能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒．教学用具单摆、DISLAB实验室一套和学生设计实验可能需要的仪器．教学流程图教学过程复习引入：(利用多媒体投影提出问题)1．本章中我们学习了哪几种形式的能？它们各是如何定义的？动能、重力势能、弹性势能．2．动能定理的内容和表达式是什么？物体所受合外力所做的功等于物体动能的改变，即W＝E k2－E k1.3．重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系？重力所做的功和物体重力势能之间变化的关系为：W G＝E p1－E p2.创设物理情境，引入新课：a．沿光滑斜面向上运动的滑块．b．自由下落的物体．设置问题：动能如何变化？重力势能如何变化？[学生讨论]：沿光滑斜面向上运动的滑块动能在减少，重力势能增加；自由下落的物体动能不断增大，重力势能减少．[教师引导]：在情景中的两种运动模型中，动能和势能相互转化，其中，一种能量增大，另一种能量则减少，那么这两种能量的总和——机械能怎么变化？提出问题：在两种运动模型中，物体的机械能如何变化？大胆猜想：两种运动模型中，物体的动能和势能相互转化，而机械能总量不变． 建立模型、理论探究——提出机械能守恒的问题实例1：自由落体运动如图所示，一个质量为m 的物体自由下落，经过高度为h 1的A 点时速度为v 1，下落到高度为h 2的B 点时速度为v 2.实例2：单摆运动(忽略空气阻力)(1)试分析在小球下落的过程中，各力对小球的做功情况；(2)利用动能定理计算重力做功；(3)利用重力做功与重力势能的变化关系来计算重力做功；(4)通过计算确定A 、B 两任意位置的机械能关系．学生活动：让学生分组对两个实例进行探究，既有合作，又有竞争，充分发挥学生的积极性和主观能动性．(1)忽略空气阻力的情况下，只有重力对物体做功．(2)由动能定理可知：W G ＝12m v 22－12m v 21 (3)由重力做功与重力势能的变化关系可知：W G ＝mgh 1－mgh 2(4)由(2)和(3)可知：12m v 22－12m v 21＝mgh 1－mgh 2 变形得：mgh 1＋12m v 21＝mgh 2＋12m v 22 即E p1＋E k1＝E p2＋E k2.学生汇报探究结果：物体在运动过程中重力势能和动能相互转化，机械能守恒．教师补充：在忽略空气阻力的情况下，自由落体和单摆运动中的小球在运动过程中机械能守恒．设计方案、实验探究——验证机械能守恒学生活动：学生自主设计可行性验证实验方案，教师指导学生完成探究任务．方案一、单摆实验设计：在黑板上方的长钉上(O 点)通过细绳系一摆球，并在黑板上画出水平直线，将摆球由左端水平线高度(A 位置)由静止释放．实验现象：小球能摆到右端同样高度(B 位置)．实验结论：小球在摆动中，机械能守恒．方案二、自由落体实验仪器：刻度尺、秒表需测量的量：小球初位置高度h ，小球从开始下落到落地所需要时间t ；需计算的量：初位置重力势能E p ＝mgh (以地面为零势能面)，落地速度v ＝gt ，落地动能E k ＝12m v 2. 分析E p 与E k 的关系，从而验证机械能是否守恒．教师指导、改进实验：实验方案很好，但用秒表测时间时，人为因素对实验结果影响较大，故指导学生使用更精确的测量工具——打点计时器(这也为下节《验证机械能守恒定律》作好准备)．但验证方案中处理纸带时，起始位置和落地位置较难确定，因此在肯定学生设计思想的同时，引入传感器技术，采用光电门采集数据，再直接利用计算机技术处理数据．改进实验：研究ΔE k 与ΔE p 的关系．实验过程：实验装置如右图所示．实验时，用游标卡尺测出小球直径d ，再从刻度尺上读出两光电门间的高度差Δh ，当小球落下通过两个光电门时，自动采集通过两光电门的时间t 1、t 2，然后通过传感技术实现与计算机的连接，由计算机处理数据．调整光电门的高度差Δh ，多次实验．数据采集与分析：实验表明：动能的增加量和重力势能的减少量近似相等，说明在误差允许的范围内，自由落体的小球减少的重力势能转化为动能，而总的机械能不变．得出结论、证实猜想：在以上几种运动模型中，物体在运动过程中机械能守恒．师生互探——机械能守恒的条件在这一教学环节中，教师要引导学生善于从实验现象中分析并归纳出物理规律，在学生遇到问题时，因势利导去开拓学生思路，进行师生互探．[师]：以上几种情况中，物体在运动过程中机械能都守恒，那是不是说明机械能守恒在任何情况下都成立呢？[生]：不是，例如刚才的单摆实验中，时间长了，小球摆动高度就会低于所画的水平线，最终会停在最低点．[演示实验]：现象1：铁制小球从A处无初速释放后，自由摆动到B点，B点与A点同高；现象2：泡沫小球从A处无初速释放后，摆到最右端比A点位置低的B点．[生]：实验1中机械能在摆动的过程中没有发生变化，机械能守恒．而实验2中很明显小球在B点处的机械能小于A点时的机械能，说明在摆动的过程中机械能不守恒．[师]：很好，我们不妨就从实验中去寻找机械能守恒所需要的条件．[生]：与铁制球相比较，泡沫小球所受空气阻力不可忽略．而在上面机械能守恒的几个事例中，都有一个条件：忽略空气阻力．以此猜测：当不受阻力时机械能可能会守恒．[师]：非常好．现在我们就要探究机械能守恒是否与受力性质有关．[构建新情景，师生再探]：新模型：外力拉动一物体在斜面上匀速上升，机械能守恒吗？[生]：不守恒，因为匀速运动，故动能不变，而在斜面上运动，其重力势能增加，因此机械能不守恒．[师]：通过对比，我们发现机械能守恒与受力性质无关，而上述机械能守恒的物体(或系统)，外力做功都有共性．[生]：(学生恍然大悟)哦！是只有重力对物体做功，此时只有重力势能和动能相互转化，物体(或系统)机械能守恒．建模再探：机械能包括动能、重力势能和弹性势能，不仅重力势能和动能可以相互转化．弹性势能和动能也可以相互转化．让学生进行弹簧振子的简谐运动实验，探索在只有弹簧弹力做功的情况下，系统的机械能也守恒．所谓只有重力或弹力做功，是指：物体只受重力或弹力，不受其他的力；或者除重力或弹力外还受其他的力，但其他力不做功．课外探究：条件拓展——从能量转化角度理解守恒条件．探究结论——机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能相互转化，而总的机械能保持不变．教学反思1．本节课教学容量大，探究过程较多，同时运用到的探究方法、形式也是多样化的，对学生而言，需要有坚实的理论基础和较强的动手能力．因此在教学过程中，教师要充分做好一个引路人的角色，把握好节奏，适时引导点拨，给学生充分的发挥空间．在学生自主设计探究实验时，学生提出的方案可能很多，教师可以依据学生的方案，帮助其完善设计方案．2．在机械能守恒定律教学过程中要求学生善于通过实验来探究自然过程——验证机械能守恒；同时能善于用逻辑推理与数学推导的方法来探究物理学的自然过程——提出机械能守恒的问题．3．机械能守恒条件是在教师的引导下，通过师生互探的形式，观察实验现象总结得出的，当然我们也可以从功能关系的角度进行理论上推导，这个作为下节课对机械能守恒的拓展之一．。